PDF《范严伟应用 HYDRUS-1D 模拟砂质夹层土壤入渗特性①_范严伟》

0 h =

6 cm 时,模拟得出均质壤土和不同 砂层埋深条件下砂质夹层土壤的入渗特性曲线及入 渗结束时( t =

200 min)土壤剖面水分分布曲线,如图

5 所示. 将模拟得到的不同砂层埋深下的入渗水量采用 式(7)拟合,结果列于表 4. 由图

5 及表

4 可知:在其他条件相同时,砂层埋 深对砂质夹层土壤入渗特性影响较大,砂层埋深越 小,到达稳渗阶段的时间越短,减渗作用越早发生, 但稳渗率越大,导致先减渗后增渗现象发生.随砂层 埋深增大, 湿润锋运移距离同样存在先减小后增大的 趋势.砂层埋深对砂层土壤含水率分布有一定影响, 砂层埋深较小时,砂层含水率随深度逐渐增加,砂层 埋深较大时,砂层含水率随深度逐渐减少,且含水率 不饱和程度增大. 分析发现,稳渗率 f i 与砂层埋深 Z 的倒数成线 性关系.对表

4 中的 f i 和Z拟合,得:

2 1 0.279

3 0.033 8, 0.999

0 f i R Z ? ? ? (10) 第1期范严伟等:应用 HYDRUS-1D 模拟砂质夹层土壤入渗特性

5 图4砂层厚度对砂质夹层土壤入渗特性的影响 Fig.

4 Effect of sand layer thickness on infiltration characteristics of the soil with sand interlayer 图5砂层埋深对砂质夹层土壤入渗特性的影响 Fig.

5 Effect of sand layer burial depth on infiltration characteristics of the soil with sand interlayer 湿润锋穿过砂层上界面时的累积入渗量

1 I 与砂层 埋深 Z 符合线性关系,对表

4 中的

1 I 和Z拟合,得:

2 1 0.208 , 0.998

9 I Z R ? ? (11) 分析式(11)发现,

1 I 与Z的斜率约等于土壤饱和

6 土壤第48 卷表4不同砂层埋深下累积入渗量拟合参数 Table

4 Fitting parameters of cumulative infiltration under different sand layer burial depth h0 (cm) t1 (min) if (cm/min) I1 (cm) R2

10 10 0.061

6 2.161

6 1.000

0 20

30 0.048

0 4.034

5 1.000

0 30

64 0.043

2 6.147

5 0.999

9 40

105 0.040

3 8.274

9 1.000

0 50

155 0.039

5 10.523

0 0.999

9 差0()s???.综合式(9)和式(11), 湿润锋穿过砂层上界面时的 累积入渗量

1 I 可表示为:

1 0 ( ) s I Z ? ? ? ? (12) 2.5 压力水头 采用文献[6]中的壤土和砂土,在0?=0.165 cm3 / cm3 、 D =

15 cm、 Z =

30 cm 时,模拟得出均质壤土 和不同压力水头条件下砂质夹层土壤的入渗特性曲 线及入渗结束时( t =

200 min)土壤剖面水分分布曲 线,如图

6 所示. 由图

6 可看出:在其他条件相同时,压力水头 对砂质夹层土壤入渗特性影响较小, 随压力水头增 大,土壤累积入渗量、稳渗率、湿润锋运移距离和 下层壤土相同断面处含水率稍有增大, 主要是由于 土壤水分入渗主要由基质势、重力势和压力势作 用,压力水头大时,导致入渗下界面处压力势大, 入渗稍有增大.压力水头越大,砂土层含水率不饱 和程度越小. 将模拟得到的不同压力水头下的入渗水量采用 式(7)拟合,结果列于表 5. 图6压力水头对砂质夹层土壤入渗特性的影响 Fig.

6 Effect of pressure head on infiltration characteristics of the soil column with sand interlayer 表5不同压力水头下累积入渗量拟合参数 Table

5 Fitting........